Pengenalan CPU

Ir. Naek Simamora, MT.

Laboratorium Sistem Komputasi &

Jaringan Akses

Computer Systems (3 credits)

Central Processing Unit (CPU)

Merupakan unit pemrosesan utama terhadap data dan/atau instruksi yang diambil dari main-memoryTerdiri dari : Control Unit, ALU (Arithmetic and Logic Unit), RegisterSebelum input-value diproses di CPU, data dan/atau instruksi ditampung di main-memory (RAM)

Diagram Sistem Komputer modern

Skema CPU

Control UnitR0

R1

R2

R3

R4

Rn

R5…

RegisterA L U

Central Processing Unit (CPU)

Merupakan tempat pemrosesan instruksi-instruksi program

Pada komputer mikro, processor ini disebut dengan microprocessor

Control Unit

Bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada dalam sistem komputer

Control Unit yang mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat outputDisamping itu Control Unit mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer

Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Tugas utama: melakukan semua perhitungan arithmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi programALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sehingga sirkuit elektronik di ALU yang bertugas melaksanakan operasi arithmatika ini disebut dengan adder.Tugas lainnya adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program, yakni (=, , <, , >, ). Operasi logika ini meliputi perbandingan 2 buah elemen logika dengan menggunakan operator logika tersebut.

Main-memory

Menampung informasi yang dibutuhkan dalam proses dari program sebelum dieksekusi di CPUDisebut juga dengan main storage atau internal memory atau internal storage atau primary storage atau temporary storage.

Ukuran dari main memory ditunjukkan oleh satuan Kilo Byte (KB) yaitu 1024 byte, Mega Byte (MB) yaitu 1024 KB, ataupun Giga Byte (GB) yaitu 1024 MB. Dan 1 Byte direpresentasikan dalam 8 bit (binary digit)..

Main-memory

Terdiri dari dua komponen utama: RAM dan ROM

RAM Random Access Memory; data yang ditampung bersifat volatile (tidak permanen).

ROM Read-Only Memory; data yang disimpankan bersifat permanen.

Secara analogi, diibaratkan main-memory ini sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual

Register

Merupakan simpanan kecil yang mempunyai kecepatan tinggi dalam pengambilan data di main memory.Digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses oleh CPU. Sedangkan instruksi-instruksi dan data yang lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di main-memory.

Secara analogi, diibaratkan register ini sebagai unit pemroses utama di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual.

Register

Register yang digunakan sebagai jembatan antara CPU dengan main memory adalah Memory Address Regisrer (MAR) dan Memory Data Register (MDR).Register yang dihubungkan dengan suatu jalur, disebut dengan bus.

Klasifikasi register:

Register yang berhubungan dengan instruksi yang sedang diproses adalah Instruction Register dan Program Counter

Register yang berhubungan dengan data yang sedang diproses adalah General-purpose Register.

Instruction Register (IR):

Disebut juga dengan Program-register, digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses

Program yang berisi kumpulan dari instruksi, pertama kali ditempatkan di main-memory. Selanjutnya pemrosesan dilakukan instruksi per instruksi. Instruksi yang mendapat giliran untuk diproses, diambil dari main-memory dan disimpan di Instruction-register.

Program Counter (PC):

Disebut juga dengan Control Counter atau Instruction Counter, yaitu register yang digunakan untuk menyimpan alamat (address) lokasi dari main-memory yang berisi instruksi yang sedang diproses

Selama pemrosesan instruksi yang dilakukan CPU, isi dari Program Counter diubah dengan alamat dari main-memory berikutnya yang berisi instruksi selanjutnya yang mendapat giliran untuk diproses.

General-purpose Register:

Diberi simbol R0, R1, R2,…, Rn, terbagi dua bagian, yaitu Operand Register dan Accumulator

Operand Register: digunakan untuk menampung data atau operand yang sedang diproses.

Accumulator: register yang digunakan untuk menyimpan hasil dari operasi arithmatika dan operasi logika yang dilakukan oleh ALU

Memory Data Register (MDR):

Digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari main-memory ke CPU atau untuk menampung data yang akan direkamkan ke main-memory dari hasil pengolahan oleh CPU.

Memory Address Register (MAR):• Digunakan untuk menampung alamat (address)

atau instruksi di main memory yang akan diambil atau yang akan direkamkan .

RAM (Random Access Memory):

Semua data dan program yang dimasukkan lewat alat input akan disimpan terlebih dahulu di RAM, yaitu dapat diisi dan diambil isinya oleh programmerStruktur dari RAM terbagi 4 bagian, yaitu: Input storage, Program storage, Working storage, dan Output storage.Input yang dimasukkan lewat alat input, pertama kali ditampung terlebih dahulu di input storage, bila input tersebut berbentuk program, maka dipindahkan ke program storage, dan bila berbentuk data, akan dipindahkan ke working storage. Hasilnya yang akan ditampilkan ke alat output dipindahkan ke output storage

RAM (Random Access Memory):

Input Storage: digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat alat input.Program Storage: digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diproses.Working Storage: digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahanOutput Storage: digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampung ke alat output.

ROM (Read Only Memory)

Subkomponen main-memory ini hanya dapat dibaca saja. Sehingga programmer tidak dapat mengisi sesuatu ke dalam ROM.

Isi ROM telah diisi oleh pabrik pembuatnya, berupa sistem operasi yang terdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti program untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian tombol kunci di keyboard, bootstrap program.

Penggolongan register dalam mikroprosessor Intel x86/x88:

• General Purpose Register:

• Segment Register:

• Pointer Register:

• Index Register:

• Flag Register

AX (AH + AL) : Accumulator Register BX (BH + BL) : Base Register CX (CH + CL) : Counter Register DX (DH + DL) : Data Register

CS : Code Segment Register DS : Data Segment Register SS : Stack Segment Register ES : Extra Segment Register

IP : Instruction Pointer Register SP : Stack Poniter Register BP : Base Pointer Register

SI : Soource Index Register DI : Destination Register

Penjelasan masing-masing register dalam mikroprosessor Intel x86/x88:

• Register AX: merupakan register aritmatik, karena register ini selalu dipakai dalam operasi pertambahan, pengurangan, perkalian dan pembagian.

• Register BX: merupakan salah satu dari 2 register base Addressing mode, yang dapat mengambil atau menulis langsung dari/ke memori.

• Register CX: merupakan suatu counter untuk meletakkan jumlah lompatan pada loop-loop yang kita lakukan.

• Register DX: membantu AX dalam proses perkalian & pembagian khususnya 16-bit dan bertugas menunjukkan nomor port pada operasi port.

• Register CS: menunjukkan segment program berada.• Register DS & SS: menunjukkan segment dari segment data dan segment stack.• Register ES: berguna untuk pemrograman pada saat melakukan operasi ke segment lain• Register IP: untuk menunjukkan baris perintah program• Register SP: digunakan untuk operasi stack.• Register BP: menulis dan membaca dengan segment SS (Stack Segment)• Register SI & DI: register yang dipakai untuk melakukan operasi string.• Flag Register: komposisi bit-nya dapat mengecek apakah masing-masing register berfungsi

atau tidak.